高溫車轍和低溫開裂是瀝青路面的主要破壞形 式。對于道路瀝青高低溫性能的評價，目前主要有 針入度( 延度) 與 PG( 性能分級) 的彎曲梁流度試驗 ( BBＲ) 、直接拉伸試驗( DDT) 等。然而針入度( 延 度) 等指標的標準是經驗性的，存在較大誤差，并不 能科學準確地反映道路瀝青在對應溫度區間的感溫 性能。隨著原子力顯微鏡( AFM) 等先進技術的發 展，對道路瀝青微觀的研究也逐漸深入，能更好地評 價瀝青的力學性能。

Loeber 最早利用 AFM 觀測到瀝青表 面 特 有 的“蜂狀結構 ”; 并認為“蜂狀結構”的出現與瀝青 質的存在有關。Carbognani 等把“蜂狀結構”的 出現歸于瀝青中蠟組分冷結晶過程中出現的高度不 溶有機分。楊軍等利用 AFM 觀測瀝青的“蜂狀 結構”提出結合圖像處理技術，利用分形維數對瀝 青微觀結構進行定量分析，得到了隨瀝青老化程度 的增加與“蜂狀結構”變化的關系。關泊等利用 AFM 淺談了新舊瀝青的融合機理及力學性質，研究 了瀝青微觀形態學參數與其力學性質的關系。還有 國內外的很多專家對瀝青進行原子力顯微鏡的測 試，探索“蜂狀結構”的成因，并定量表征瀝青“蜂狀 結構”的數量，體積、平均面積、最大面積等。 然而還沒有學者利用微觀手段針對瀝青的高、低溫 性能進行專門的微觀研究。

現結合幾種常用的道路瀝青，采用 AFM 下的不 同瀝青的微觀特點和指標，與針入度系列指標進行 對比分析，結合上海昌吉針入度測試綜合評價其高溫性能，結 合延度綜合評價其低溫性能。研究結果可以為從瀝 青微觀結構來探索宏觀高低溫性能提供一定的理論 依據。

1 材料設計與試驗方法

1. 1 試驗用材料與試樣設計
試驗用瀝青為 90#瀝青與 70#瀝青，對兩種瀝青 加入 4% SBS 改性劑，用攪拌機和高速剪切儀制備 SBS 改性瀝青。利用旋轉薄膜烘箱( ＲTFOT) ，將以 上 4 種原樣瀝青分別在 163 ℃ 條件下老化 5 h。

1. 2 試樣制備
將基質瀝青放入 135 ℃、改性瀝青放入 150 ℃ 烘箱中加熱至熔融狀態，并攪拌瀝青呈均勻狀態，分 別取8 種少量瀝青滴在60 mm × 20 mm × 1 mm 載玻 片中央，使瀝青成為直徑 1 cm 左右的圓膜并進行標記。

1. 3 試驗方法
采用布魯克公司 Dimension Icon 型原子力顯微 鏡對瀝青試樣進行觀測，采用輕敲模式。探針彈性 常數 40 u /m，掃描速率 0. 5 Hz，掃描面積 40 m × 40 m，分辨率 512 × 512。

2 試驗結果與分析

2. 1 試驗結果
2. 1. 1 針入度試驗結果 瀝青針入度儀試驗。從可 知，與基質瀝青相比，改性瀝青與老化瀝青的針入度 均減少，表明其高溫性能增加。
2. 1. 2 原子力顯微鏡試驗結果 AFM 通過檢測試樣表面和一個微型力敏感元 件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質表 面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一 端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生變形或運動 狀態發生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這 些變化，就可獲得作用力分布信息，從而獲取樣品 表面 形 貌 結 構 信 息。利 用 自 帶 軟 件 Nanoscope Analysis 1. 9 對 AFM 掃描的高度形貌圖進行自動 拉平( flatten) 處理，使圖像處于理想水平。

2. 2 試驗結果分析
1) 90#SBS 改性瀝青與基質瀝青相比，“蜂狀 結構”數量增加。國內外的大部分研究表明，瀝青” 蜂狀結構“的存在主要與瀝青質有關。本文試驗研 究認為，加入改性劑后，瀝青變黏稠，瀝青中大分子 量組分增加( 以瀝青質組分為代表) ，導致瀝青凸出 的針狀結構增多，同時凹陷的針狀也增多，即所形成 的“蜂狀結構”增多。由于改性瀝青表面出現的密 密麻麻的凸出與凹陷的針狀結構比基質瀝青多，針 狀結構的高度均比較一致，高度均方差小，因而軟件 計算出的平均粗糙度小。
( 2) 70#SBS 改性瀝青與基質瀝青相比，“蜂狀 結構”數量增加，而軟件計算出的表面平均粗糙度 變大，與 90#瀝青的粗糙度結論相反。研究認為，70 #基質瀝青本身比 90#基質瀝青黏稠，含有的大分子 量較多，瀝青較硬，不容易被改性。在相同條件下加 入 SBS 改性后，70#瀝青大分子量的增加率小于 90# 瀝青，即 70#瀝青表面凸出與凹陷部分增加的比例 小于 90#瀝青，針狀結構的高度不一致，高度均方差 較大，因而軟件計算出的平均粗糙度大。
( 3) 無論 70#瀝青還是 90#瀝青，老化 5 h 后與 原樣瀝青相比，“蜂狀結構”數量增加，表面平均粗 糙度減小。研究認為，瀝青是一種高分子熔融液，芳 香分和飽和分作為溶劑，瀝青質作為溶質，通過膠質 膠結在一起。在 163 ℃條件下老化 5 h 的瀝青熔融液，一方面，溶劑揮發，瀝青質和膠質所占比重增大， 因而凸出與凹陷的針狀結構增多，即“蜂狀結構”增 多; 另一方面，原樣瀝青老化后，瀝青的小分子量向 大分子量轉換，導致大分子量異常增多，凸出與凹陷 的針狀結構也異常增多，高度均比較一致，高度均方 差小，因而軟件計算出的老化瀝青的平均粗糙度小 于原樣瀝青。
( 4) 瀝青的 4 組分均是由碳氫化合物及其非金 屬衍生物混合而成的，廣義上來講，瀝青的 4 組分屬 于同一種物質。在 AFM 掃描下，小分子量的芳香分 和飽和分呈現出相對水平的狀態，要將瀝青的形貌 圖放大很多倍才能看到很小的凸出與凹陷，即使瀝 青經改性和老化后，小分子量的芳香分和飽和分的 凸出與凹陷的程度也不能變得很大。而較硬的大分 子量瀝青質呈現出大程度凸出的針狀結構，較軟的 大分子量膠質呈現出大程度凹陷的針狀結構，形成 “蜂狀結構”。

3 結論

(1) SBS 改性瀝青與基質瀝青相比，瀝青變黏 稠，瀝青中大分子量增多，因此針入度減小; 凸出與 凹陷部分針狀結構增多，即“蜂狀結構”數量增多， 軟件計算出的高度均方差減小，因此粗糙度減小，瀝 青的高溫性能變好。
( 2) 瀝青在老化過程中，低分子量的芳香分、飽 和分部分揮發，部分向大分子量組分轉化，瀝青質和 膠質所占比重增大，瀝青變硬，因此針入度減小; 凸 出與凹陷部分針狀結構增多，即“蜂狀結構”數量增 多，軟件計算出的高度均方差減小，因此粗糙度減 小，瀝青的高溫性能變好。
( 3) 在改性和老化過程中，瀝青四組分由低分 子量向大分子量轉換，大分子量越多，“蜂狀結構” 中凸出與凹陷的針狀結構越多，而芳香分和飽和分 這種小分子量，即使老化和改性，凸出與凹陷的程度 也不能變得很大，因此一直呈現出相對水平的狀態。 因此，“蜂狀結構”凸出部分代表大分子量瀝青質， 凹陷部分代表大分子量膠質，相對水平部分代表低 分子量的芳香分和飽和分。“蜂狀結構”可以體現瀝 青四組分以及四組分組成的膠體結構，具體分析以 及瀝青力學行為后續將做進一步分析。